JP2004157671A

JP2004157671A - 座標出力装置

Info

Publication number: JP2004157671A
Application number: JP2002321473A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Sekiguchi; 英紀関口; Soichi Hama; 壮一浜; Akira Fujii; 彰藤井
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】筆記具の位置に関わらず、その座標を高い精度で出力可能な座標出力装置を提供すること。
【解決手段】ディスプレイ１に超音波受信器１１，１２，１３を配設し、ペン２に超音波素子２２を設ける。超音波素子２２が発信した超音波信号が超音波受信器１１，１２に到達するまでの伝達時間Ｄ１，Ｄ２からペン先２３のＸ座標を算出する。また、超音波素子２２が発信した超音波信号が超音波受信器１１，１３に到達するまでの伝達時間Ｄ１，Ｄ３からペン先２３のＹ座標を算出する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、筆記具を用いて用紙上に文字や図形を手書きした場合の軌跡をコンピュータに文字データ、あるいは図形データとして入力するために筆記具の位置座標を出力する座標出力装置に関し、特に、筆記具のペン先の座標を正確に出力可能な座標出力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のコンピュータの普及に伴い、鉛筆などの筆記具を使用して用紙に文字を手書きするよりもキーボードを使用して電子文書を作成することが多くなってきている。しかし、簡単なメモ書きをおこなう場合には、キーボード入力するよりも実際に文字などを用紙に手書きする方が簡便である。
【０００３】
このため、会議などをおこなう場合には各自メモ帳などを持参し、鉛筆などを使ってメモ帳などに手書き入力するのが依然として一般的であるが、作成したメモの配布や管理を考えると、かかるメモは電子化されていることが望ましい。特に、手書き文字をイメージスキャナなどで読み取ることとすると電子化に要する処理が煩雑であり、タッチパネルやタブレットなどを利用すると持ち運びに不便であるので、簡易に手書き文字を電子データとして入力することが望まれている。
【０００４】
これらのことから、従来、一対の超音波受信器を用紙上に配設し、筆記具から発信する超音波をこれらの超音波受信器によって受信して、その超音波の伝播時間から三角測量を用いて筆記具の位置を算出し、座標の出力をおこなう座標出力装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−５９４２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の座標出力装置では、２つの超音波受信器を結ぶ直線の近傍では、出力する座標の精度が劣化するという問題があった。図１７に、従来の座標出力装置における三角測量を示す。図１７では、ディスプレイ１０１ａの外縁部１０４ａに超音波受信器１１１ａおよび超音波受信器１１２ａを配設している。この超音波受信器１１１ａ，１１２ａによって筆記具が送信する超音波を受信し、表示部１０３ａにおけるペン先１０２の座標を算出することができる。しかしながら、図１７に示すように、ペン先１０２が超音波受信器１１１ａ，１１２ａのなす直線の近傍にある場合、ペン先１０２と超音波受信器１１１ａ，１１２ａによって形成される三角形が極端に鈍角になる。この結果、ペン先１０２の座標、特に図１７に示したＹ座標の値の精度が低下する。
【０００７】
この問題を回避するためには、図１８に示すように、ディスプレイ１０１ｂの表示部１０３ｂから超音波受信器１１１ｂおよび超音波受信器１１２ｂを離して配設する必要があるが、この場合、外縁部１０４ｂが大きくなるという問題点が発生する。
【０００８】
つまり、従来の座標出力装置では、筆記具の位置に依存した精度劣化が発生するという問題点があり、この問題を回避するためには、ディスプレイの外縁部を大きくしなければならなかった。
【０００９】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、筆記具の位置に関わらず、座標を高い精度で出力可能な座標出力装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る座標出力装置は、超音波素子を設けた筆記具の所定の座標平面上における平面座標を出力する座標出力装置であって、前記座標平面上に固定された第１の固定超音波素子および第２の固定超音波素子と、前記座標平面上に固定され、前記第１の超音波素子と前記第２の超音波素子とがなす直線から距離をもって設けられた第３の固定超音波素子と、前記超音波素子と前記第１の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間と、前記超音波素子と前記第２の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間とをもちいて前記筆記具の平面座標を算出する第１の平面座標算出手段と、前記超音波素子と前記第１の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間と、前記超音波素子と前記第３の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間とをもちいて前記筆記具の平面座標を算出する第２の平面座標算出手段と、前記第１の平面座標算出手段が算出した第１の平面座標と、前記第２の平面座標算出手段が算出した第２の平面座標とをもとに、前記筆記具の平面座標を出力する平面座標出力手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、座標出力装置は、筆記面に第１の固定超音波素子、第２の固定超音波素子および第３の固定超音波素子を配設し、第１の固定超音波素子と第２の固定超音波素子との組合せから算出した第１の平面座標と、第１の固定超音波素子と第３の固定超音波素子との組合せから算出した第２座標とをもとに、筆記具の座標を出力する。
【００１２】
また、本発明に係る座標出力装置は、上記の発明において、前記座標平面は、第１の座標軸と第２の座標軸とを備え、前記平面座標出力手段は、前記第１の平面座標における前記第１の座標軸の値と、前記第２の平面座標における前記第２の座標軸の値とを前記筆記具の平面座標として出力することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、座標出力装置は、第１の平面座標から第１の座標軸の値を決定し、第２の平面座標から第２の座標軸の値を決定する。
【００１４】
また、本発明に係る座標出力装置は、上記の発明において、前記第１の平面座標をもとに、前記第１の平面座標を前記筆記具の平面座標として出力するか、前記第２の平面座標を前記筆記具の平面座標として出力するか、もしくは前記第１の平面座標および前記第２の平面座標から前記筆記具の平面座標の算出をするかを選択する選択手段をさらに備え、前記平面座標出力手段は、前記選択手段の選択結果に基づいて前記筆記具の平面座標を出力することを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、座標出力装置は、第１の平面座標から筆記面における筆記具の位置を概算し、その位置をもとに筆記具の平面座標を再計算する。
【００１６】
また、本発明に係る座標出力装置は、上記の発明において、前記超音波素子と前記第１の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間、前記超音波素子と前記第２の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間および前記超音波素子と前記第３の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間から前記筆記具の前記所定の座標平面に対する高さを算出し、該算出した高度値が所定の高度値に比して小さい場合に、前記平面座標出力手段による座標の出力を開始させる高度算出手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、座標出力装置は、筆記具の空間座標から筆記具の座標平面に対する高さを算出し、筆記具の高さが所定の高度値に比して小さい場合に筆記具の平面座標の算出をおこなう。
【００１８】
また、本発明に係る座標出力装置は、上記の発明において、前記平面座標出力手段は、前記第３の固定超音波素子に異常がある場合に前記第１の平面座標を前記筆記具の平面座標として出力し、前記第２の固定超音波素子に異常がある場合に前記第２の平面座標を前記筆記具の平面座標として出力することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、座標出力装置は、超音波受信器のいずれかに異常がある場合に、正常な超音波受信器の組み合わせをもちいて筆記具の座標を算出する。
【００２０】
また、本発明に係る座標出力装置は、上記の発明において、前記所定の座標平面は、コンピュータシステムのディスプレイ面であることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、座標出力装置は、コンピュータシステムのディスプレイ面に設置した超音波受信器をもちいて筆記具の座標を算出する。
【００２２】
また、本発明に係る座標出力装置は、上記の発明において、前記第２の固定超音波素子を第１の固定部材に配設し、前記第３の固定超音波素子を第２の固定部材に配設し、前記第１の固定部材と前記第２の固定部材とを略直角に接合した接合部近傍に前記第１の固定超音波素子を設けたことを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、座標出力装置は、固定部材に配設した超音波受信器をもちいて筆記具の座標を算出する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る座標出力装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る座標出力装置の概要構成を示す図である。図１において、座標出力装置は、ディスプレイ１とペン２とを接続コード３によって接続している。また、ディスレプレイ１には、ペン先位置算出部４が接続されている。
【００２６】
ここで、ディスプレイ１は、超音波受信器１１、超音波受信器１２および超音波受信器１３を備えており、各超音波受信器１１，１２，１３は、ペン２に設けた超音波素子２２が発信する超音波を受信する。また、ペン先位置算出部４は、超音波素子２２と超音波受信器１１との間の距離Ｄ１を算出する距離算出部４１、超音波素子２２と超音波受信器１２との間の距離Ｄ２を算出する距離算出部４２、超音波素子２２と超音波受信器１３との間の距離Ｄ３を算出する距離算出部４３を備えている。
【００２７】
距離算出部４１は、超音波素子２２から発信された超音波が超音波受信器１１に到達するまでに要した時間を測定し、この伝達時間から超音波素子２２と超音波受信器１１との距離Ｄ１を算出する。同様に、距離算出部４２，４３は、超音波素子２２から発信された超音波が超音波受信器１２，１３に到達するまでに要した時間をそれぞれ測定し、これらの伝達時間から超音波素子と超音波受信器１２，１３との距離Ｄ２，Ｄ３を算出する。
【００２８】
さらに、ペン先位置算出部４は、距離Ｄ１と距離とＤ２をもとに超音波素子２２のＸ座標を算出するＸ座標算出部４４、距離Ｄ１と距離Ｄ３とをもとに超音波素子２２のＹ座標を算出するＹ座標算出部４５、およびＸ座標算出部４４が算出したＸ座標とＹ座標算出部４５が算出したＹ座標とをペン先２３の平面座標として出力するペン先位置出力部４６とを備えている。
【００２９】
ここで、Ｘ座標算出部４４は、距離Ｄ１と距離Ｄ２とを用いた三角測量により、超音波素子２２のＸ座標とＹ座標とを算出することができる。しかしながら、超音波受信器１１と超音波受信器１２とを結ぶ直線の近傍では、算出するＹ座標の値の精度が低下する。したがって、ペン先位置出力部４６は、この計算結果のうち、Ｘ座標のみを採用する。同様に、Ｙ座標算出部４５は、距離Ｄ１と距離Ｄ３とを用いた三角測量により、超音波素子２２のＸ座標とＹ座標とを算出することができる。しかしながら、超音波受信器１１と超音波受信器１３とを結ぶ直線の近傍では、算出するＸ座標の精度が低下する。したがって、ペン先位置出力部４６は、この計算結果のうち、Ｙ座標のみを採用する。
【００３０】
このように、ディスプレイ１に３つの超音波受信器１１，１２，１３を設置し、平面座標を算出する場合に、座標軸ごとに異なる超音波受信器の組み合わせを使用することで、ペン２がディスプレイ１のどこにある場合であっても高い精度で平面座標を算出することができる。
【００３１】
つぎに、ペン２およびペン先位置算出部４の構成についてさらに具体的に説明する。図２は、ペン２およびペン先位置算出部４の構成を説明する説明図である。上述の距離算出部４１，４２，４３による距離の算出や、Ｘ座標算出部４４、Ｙ座標算出部４５、およびペン位置出力部４６による座標の算出は、図２に示したディスプレイ側回路５０の演算処理部６０による演算処理によって実現される。
【００３２】
ディスプレイ側回路５０には、この演算処理部６０に加え、入力アンプ５１，５２，５３、コンパレータ５４，５５，５６およびタイマ５７，５８，５９を備えている。また、ペン２は、その内部にペン内部回路７０を備えている。このペン内部回路７０は、図１に示した超音波素子２２および指スイッチ２１に加え、ペンタッチスイッチ２３ａおよび超音波駆動回路７によって構成される。
【００３３】
ペンタッチスイッチ２３ａはペン先２３と連動し、ペン先２３がディスプレイ１の表面に接触した場合にオン状態となる。指スイッチ２１は、使用者がペン２を手に持った場合にオン状態となるスイッチである。この指スイッチ２１は、使用者がペン２を持った場合に、その指の接触による抵抗変化を感知することで実現できる。また、指の接触による容量変化を検知してもよいし、機械的なスイッチや、傾斜を検知する方式でもよい。
【００３４】
この座標出力装置によってペン先の位置を算出する場合、まず、使用者が、ペン２を持った時点で指スイッチ２１がオンとなる。指スイッチ２１は接続ケーブル３を介して演算処理部６０に接続されており、演算処理部６０は、指スイッチ２１がオンとなった場合に、超音波発信信号Ｗ０を出力する。この超音波発信信号Ｗ０は、タイマ５７，５８，５９および超音波駆動回路７に入力される。タイマ５７，５８，５９は、超音波発信信号Ｗ０を受信した場合に、時間の計測をスタートする。また、超音波駆動回路７は、超音波発信信号Ｗ０を受信した場合に超音波素子２２から超音波を発信する。
【００３５】
超音波素子２２から発信された超音波は、超音波受信器１１，１２，１３によってそれぞれ受信される。ここで、超音波受信器１１，１２，１３が超音波を受信するタイミングは、超音波受信器１１，１２，１３と超音波素子２２との位置関係によって異なる。図３は、各超音波素子１１，１２，１３が超音波を受信するタイミングを説明する説明図である。図３において、受信波Ｗ１は、超音波受信器１１によって受信された超音波信号であり、受信波Ｗ２は、超音波受信器１２によって受信された超音波信号であり、受信波Ｗ３は、超音波受信器１３によって受信された超音波信号である。
【００３６】
超音波受信器１１は、受信した超音波信号である受信波Ｗ１を入力アンプ５１に送出する。入力アンプ５１は、受信波Ｗ１を適度な大きさに増幅し、コンパレータ５４に出力する。コンパレータ５４は、増幅された受信波Ｗ１と閾値ｒｔ１とを比較し、受信波Ｗ１が閾値ｒｔ１を超えた場合にタイマ５７による時間の計測をストップする。タイマ５７は、この測定した伝達時間Ｔ１を演算処理部６０に送出する。
【００３７】
同様に、超音波受信器１２は、受信した超音波信号である受信波Ｗ２を入力アンプ５２にそれぞれ送出する。入力アンプ５２は、受信波Ｗ２を適度な大きさに増幅し、コンパレータ５５に出力する。コンパレータ５５は、増幅された受信波Ｗ２と閾値ｒｔ２とを比較し、受信波Ｗ２が閾値ｒｔ２を超えた場合にタイマ５８による時間の計測をストップする。タイマ５８は、この測定した伝達時間Ｔ２を演算処理部６０に送出する。
【００３８】
また、超音波受信器１３は、受信した超音波信号である受信波Ｗ３を入力アンプ５３にそれぞれ送出する。入力アンプ５３は、受信波Ｗ３を適度な大きさに増幅し、コンパレータ５６に出力する。コンパレータ５６は、増幅された受信波Ｗ３と閾値ｒｔ３とを比較し、受信波Ｗ３が閾値ｒｔ３を超えた場合にタイマ５９による時間の計測をストップする。タイマ５９は、この測定した伝達時間Ｔ３を演算処理部６０に送出する。
【００３９】
演算処理部６０は、これらの伝達時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３から距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を算出する。これらの距離は、超音波の伝達速度、すなわち音速をＶとすると、
Ｄ１＝Ｖ×Ｔ１
Ｄ２＝Ｖ×Ｔ２
Ｄ３＝Ｖ×Ｔ３
によって算出できる。さらに、超音波受信器１１の座標を原点とし、超音波受信器１２の座標を（Ｘ２，０）、超音波受信器１３の座標を（０，Ｙ３）とすると、超音波素子２２の座標（ｘ，ｙ）は、
ｘ^２＋ｙ^２＝Ｄ１^２
（ｘ−Ｘ２）^２＋ｙ^２＝Ｄ２^２
ｘ^２＋（ｙ−Ｙ３）^２＝Ｄ３^２
が成立する。
【００４０】
演算処理部６０は、このｘ^２＋ｙ^２＝Ｄ１^２および（ｘ−Ｘ２）^２＋ｙ^２＝Ｄ２^２からｘ＝（Ｄ１^２−Ｄ２^２＋Ｘ２^２）／２×Ｘ２としてｘの値を算出する。また、ｘ^２＋ｙ^２＝Ｄ１^２およびｘ^２＋（ｙ−Ｙ３）^２＝Ｄ３^２からｙ＝（Ｌ１^２−Ｌ３^２＋Ｙ３^２）／２×Ｙ３としてｙの値を算出する。
【００４１】
このように、超音波受信器１１および超音波受信器１２を使用してペン２のＸ座標を算出し、超音波受信器１１および超音波受信器１３を使用してペン２のＹ座標を算出することでペン２の座標を高精度に算出する。また、この超音波信号の発信からペン２の座標の算出までの処理動作は、指スイッチ２１がオフ状態となるまで、すなわち使用者がペン２から手を離すまで所定の時間間隔をおいて繰り返す。この所定間隔を例えば１０ｍｓとすることで、ペン先２３の動きの軌跡を十分な分解能で検出することができる。
【００４２】
一方、３つの超音波受信器を用いることは、座標算出のエラー低減にも有効である。従来のように２つの超音波受信器を用いる構成では、その一方が正常に超音波を受信できなかった場合に、座標の算出が全く不可能となる。しかし、本実施の形態１に示した座標出力装置では、３つの超音波受信装置によって座標算出をおこなうことで精度を向上させる一方、超音波受信器１１と超音波受信器１２との組み合わせのみ、または超音波受信器１１と超音波受信器１３との組み合わせのみでも座標の算出が可能である。
【００４３】
したがって、超音波受信器１２または超音波受信器１３の一方に異常がある場合には、正常な超音波受信器を使用して座標を算出すればよい。図４は、超音波受信器に異常がある場合において使用する超音波受信器の組み合わせを説明する説明図である。図４では、各超音波受信器が正常であるか否かの判断を、超音波信号の伝達時間によって判断している。すなわち、タイマ５７〜５８による時間の計測に上限をつけておき、超音波信号の発信から所定時間の間に受信信号が得られなかった場合にエラーと判定している。
【００４４】
図４に示すように、まず、伝達時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が全て正常である場合、上述したように超音波素子２２のｘ座標の値を伝達時間Ｔ１とＴ２から算出し、ｙ座標の値を伝達時間Ｔ２とＴ３から算出する。一方、伝達時間伝達時間Ｔ１，Ｔ２が正常で、伝達時間Ｔ３が異常である場合、ｘ座標の値およびｙ座標の値は、ともに伝達時間Ｔ１，Ｔ２から算出した値を使用する。この場合、ｙ座標の値は、ｘ^２＋ｙ^２＝Ｄ１^２および（ｘ−Ｘ２）^２＋ｙ^２＝Ｄ２^２から
ｙ＝（Ｄ１^２−ｘ^２）^１／２
として算出される。
【００４５】
また、伝達時間伝達時間Ｔ１，Ｔ３が正常で、伝達時間Ｔ２が異常である場合、ｘ座標の値およびｙ座標の値は、ともに伝達時間Ｔ１，Ｔ３から算出した値を使用する。この場合、ｘ座標の値は、ｘ^２＋ｙ^２＝Ｄ１^２およびｘ^２＋（ｙ−Ｙ３）^２＝Ｄ３^２から
ｘ＝（Ｄ１^２−ｙ^２）^１／２
として算出される。
【００４６】
ところで、図４では伝達時間Ｔ１の値が異常である場合は全てエラーとしている。これは、超音波受信器の異常はなんらかの遮蔽物によるものであることが多く、超音波受信器１１の位置は、遮蔽物の影響を受け難いためである。また、伝達時間Ｔ２とＴ３とを用いて座標を算出した場合、超音波受信器１２と超音波受信器１３とを結ぶ直線をはさんで２つの座標が解として与えられることとなり、どちらの解を採用するかの峻別が難しい点も理由の一つとして挙げられる。
【００４７】
上述してきたように、本実施の形態１では、ディスプレイ１に３つの超音波受信器１１，１２，１３を設置し、超音波受信器１１と超音波受信器１２とを用いてペン先２３のＸ座標を算出し、超音波受信器１１と超音波受信器１３とを用いてペン先２３のＹ座標を算出しているので、ペン２の位置に関わらず、ペン先２３の座標を高精度に算出することができる。
【００４８】
また、超音波受信器１２または超音波受信器１３による超音波の受信が正常に行われなかった場合であっても、正常な超音波受信器と超音波受信器１１とを用いてペン先２３の座標を算出することができるので、座標検出のエラーを減少させることができる。
【００４９】
なお、超音波受信器１１，１２，１３が全て正常に機能している時には、上述の計算式において、音速Ｖを算出することができる。空気中における超音波の伝達速度は、気温などによって変化するため、３つの超音波受信器が正常に機能している場合には、超音波の伝達速度を計算によって求めることで、座標の精度をさらに向上することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
上述した実施の形態１では、使用する超音波受信器の組合せを座標軸ごとに切り替えて平面座標の算出をおこなっていたが、本実施の形態２では、ペン先の座標を概算し、この算出結果をもとに再度座標の算出をおこなうことで算出の精度を向上した座標出力装置について説明する。また、実施の形態１では、ディスプレイ１とペン２とを接続ケーブルで接続していたが、この実施の形態２では、ディスプレイ１とペン２とを赤外線通信させている。
【００５１】
図５は、本実施の形態２に係る座標出力装置の概要構成を説明する説明図である。図５に示すように、この実施の形態２では、ペン２に赤外線放射部２４を設け、ディスプレイ１に赤外線受信部１４を設けている。また、ペン先位置算出部４ａは、第１座標算出部４７および第２座標算出部４８を備えている。その他の構成は実施の形態１に示した座標出力装置と同一であり、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
この座標出力装置では、ペン２からディスプレイ１への通信は、赤外線放射部２４が出力する赤外線信号によっておこなう。図６に、赤外線放射部２４を設けたペン２の概要構成を示す。また、図７に、赤外線放射部２４を設けたペン２の回路構成を示す。図６に示したように、ペン２は表面に指スイッチ２１、赤外線放射部２４、超音波素子２２、ペン先２３を備え、さらにペン２の内部に電池２ａ、駆動回路７１、ペンタッチスイッチ２３ａを有している。
【００５３】
赤外線２４は、ペン２を中心に全方位に赤外線を放射する。具体的には、指向性１２０°の発光ダイオードを３個配置する。駆動回路７１は、図７に示すように、その内部にタイマ７２、赤外線駆動回路７３および超音波駆動回路７を備えている。タイマ７２は、指タッチスイッチ２１がオン状態である場合に、一定の間隔で周期信号を出力する。赤外線駆動回路７３は、この周期信号に基づき、赤外線放射部２４から周期的に赤外線信号を出力する。同時に、超音波駆動回路７は、タイマ７２から出力する周期信号に基づき、超音波素子２２から周期的に超音波信号を出力する。
【００５４】
ここで、タイマ７２が出力する周期信号の周期は、ペンタッチスイッチ２３ａの状態によって決定される。ここでは、タイマ７２はペンタッチスイッチ２３ａがオン状態である場合に、１０ｍｓ間隔の周期信号を出力し、ペンタッチスイッチ２３ａがオフ状態である場合に、３０ｍｓ間隔の周期信号を出力する。ペンタッチスイッチ３ａがオンである状態は、ペン先２３が筆記面に接触している状態であり、使用者が文字データなどを入力していると考えられる。したがって、十分に短い周期の信号を出力することで分解能を確保することが必要である。一方、ペンタッチスイッチ２３ａがオフである状態は、ペン先２３が筆記面に接触していない状態である。したがって、データの入力中に比して分解能を確保する必要性が低くなる。このような状態では、周期信号の周期を長くすることで、消費電力を低減することが好ましい。
【００５５】
つぎに、図８を参照し、ディスプレイ側の回路構成について説明する。図８は、実施の形態２におけるディスプレイ側回路５０ａの構成を説明する図である。ディスプレイ側回路５０ａは、赤外線受信器１４および周期タイマ６２を有する点が、実施の形態１に示したディスプレイ側回路５０と異なる。また、それに対応して演算処理部６１の処理動作も異なる。その他の構成要素およびその動作はディスプレイ回路５０と同様であるので、同一の符号を付してここでは説明を省略する。
【００５６】
赤外線受信器１４は、赤外線放射部２４が送信した赤外線信号を受信した場合にタイマ５７，５８，５９による時間の計測をスタートさせる。同時に、周期タイマ６２による周期の計測をおこなう。この周期タイマ６２は、赤外線受信器１４が出力する信号の周期、すなわち、赤外線信号の周期を計測し、周期信号Ｔｓとして演算処理部６１に入力する。この周期信号Ｔｓによって演算処理部６１はペンタッチスイッチ２３ａの状態を検知することができる。
【００５７】
つぎに、本実施の形態２における平面座標の算出について説明する。この実施の形態２では、ディスプレイ１の座標平面、すなわち筆記面を複数の領域に分割し、超音波素子１の位置に応じて使用する超音波受信器の組合せを切り替えるようにしている。すなわち、一旦超音波素子２２の座標を概算し、この概算結果をもとに使用する超音波受信器の組合せを決定して、再度座標の算出をおこなう。
【００５８】
最初の座標算出、すなわち概算時の座標算出は、第１座標算出部４７によっておこなう。この時、使用する超音波受信器は、超音波受信器１１および超音波受信器１２である。一方、次の座標算出は、第２座標算出部４８によっておこなう。この第２座標算出部による座標算出では、第１座標算出部４７による算出結果である概算座標をもとに、使用する超音波受信器の組合せを決定する。
【００５９】
ここで、図９および図１０を参照し、第２座標検出部４８による座標算出を具体的に説明する。図９は、ディスプレイ１の筆記面の領域の区分を説明する説明図であり、図１０は、各領域で使用する超音波受信器の組合せを説明する説明図である。図９に示すように、この実施の形態２では、超音波受信器１３と超音波受信器１２とを結んだ直線にＸ軸を取り、筆記面上でこのＸ軸に直行する方向にＹ座標を取っている。また、領域の分割には、任意に定めたパラメータＵ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２を用いる。このパラメータと領域Ｒ１〜Ｒ１１との関係を図１１に示す。
【００６０】
また、この座標平面において、超音波受信器１１と超音波受信器１２とを用いて算出した超音波素子２２の座標を（ｘ１２，ｙ１２）、超音波受信器１１と超音波受信器１３とを用いて算出した超音波素子２２の座標を（ｘ１３，ｙ１３）、超音波受信器１２と超音波受信器１３とを用いて算出した超音波素子２２の座標を（ｘ２３，ｙ２３）とする。
【００６１】
第２座標算出部４８は、第１座標算出部４７によって算出された概算座標が領域Ｒ５にある場合、図１０に示したように、超音波受信器１１と超音波受信器１３とを用いて算出した座標である（ｘ１３，ｙ１３）を超音波素子２２の座標として出力する。また、第２座標算出部４８は、概算座標が領域Ｒ７にある場合、超音波受信器１１と超音波受信器１２とを用いて算出した座標である（ｘ１２，ｙ１２）を超音波素子２２の座標として出力する。したがって、この場合に第２座標算出部が出力する座標は、概算座標と同一となる。
【００６２】
一方、概算座標が領域Ｒ５と領域Ｒ７に挟まれた領域Ｒ６にある場合、第２座標算出部４８は、座標（ｘ１２，ｙ１２）と座標（ｘ１３，ｙ１３）とを用いて座標の算出をおこなう。ここで、第２座標算出部４８が算出する座標は、領域Ｒ５の近傍では（ｘ１３，ｙ１３）に近い値をとり、領域Ｒ７の近傍では（ｘ１２，ｙ１２）に近い値をとることが望ましい。このように、複数の座標から超音波素子２２の座標を算出する場合に、領域の境界線近傍ではその隣接領域における座標に近い値を出力することで、超音波素子が領域の境界線を越えて移動した時に座標値が大きく変化するギャップの発生を防ぐことができる。
【００６３】
したがって、第２座標算出部４８は、超音波素子２２が領域Ｒ５との境界から領域Ｒ７との境界まで移動した場合に、出力する座標の値が（ｘ１３，ｙ１３）から（ｘ１２，ｙ１２）まで連続的に変化するようにしている。具体的には、パラメータＵ１，Ｕ２を使用し、
α＝（ｘ１２−Ｕ１）／（Ｕ２−Ｕ１）
ｘ＝αｘ１３＋（１−α）ｘ１２
ｙ＝αｙ１３＋（１−α）ｙ１２
として超音波素子２２の座標を算出する。
【００６４】
また、概算座標が領域Ｒ１にある場合、第２座標算出部４８は、超音波受信器１２と超音波受信器１３とを用いて算出した座標である（ｘ２３，ｙ２３）を超音波素子２２の座標として出力する。さらに、領域Ｒ１と領域Ｒ５には挟まれた領域Ｒ２に概算座標がある場合、第２座標算出部４８は、パラメータＶ１，Ｖ２を使用し、
β＝（ｙ１２−Ｖ１）／（Ｖ２−Ｖ１）
ｘ＝βｘ２３＋（１−β）ｘ１２
ｙ＝βｙ２３＋（１−β）ｙ１２
として超音波素子２２の座標を算出する。
【００６５】
また、領域Ｒ６と領域Ｒ１に挟まれた領域Ｒ３概算座標がある場合、第２座標算出部４８は、
ｘ＝βｘ２３＋α（１−β）ｘ１３＋（１−α）（１−β）ｘ１２
ｙ＝βｙ２３＋α（１−β）ｙ１３＋（１−α）（１−β）ｙ１２
として超音波素子２の座標を算出する。さらに、第２座標算出部４８は、領域Ｒ４，Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１についても同様に座標の算出をおこなう。
【００６６】
このように、筆記面を複数の領域に分割し、領域ごとに使用する超音波受信器の組合せを切り替えることで、超音波素子２２の座標を高い精度で算出することができる。さらに、領域の境界部分におけるギャップの発生を防止しているので、ペン２による座標の入力を正確かつ簡易におこなうことができる。
【００６７】
つぎに、ペンタッチスイッチ２３ａがオフの場合における座標算出について説明する。ペンタッチスイッチ２３ａがオフの場合、ペン先が筆記面に接触しておらず、使用者が図形や文字などのデータを入力している状態ではないと考えられる。しかしながら、ペン先で指示した位置にディスプレイで線等を表示する場合に、視差等の誤差でペン先と表示がずれる場合がある。このため、ペンをディスプレイに接近させるだけで、ディスプレイ上のカーソルがペン先に追従すると、人間がこのずれを補正しながらペンを操作することが可能となる。この機能は近接入力と呼ばれている。近接入力を行うためには、ペン先が筆記面に接触していなくてもペン座標を出力する必要がある。
【００６８】
この座標出力装置は、ディスプレイ１に３つの超音波受信器を備えているため、超音波素子２２の空間座標を算出し、超音波素子２２と筆記面との距離を算出することができる。この実施の形態では、座標出力装置は超音波素子２２の筆記面に対する距離（以下、超音波素子２２の高度値と称する）が所定の高度値に比して小さい場合に平面座標の算出を開始する。したがって、ペン先２３が筆記面の近傍にある場合に、超音波素子２２の平面座標を算出して近接入力をおこなうことができると共に、ペン先２３が筆記面の近傍に無い場合に平面座標の算出を停止することができる。
【００６９】
この座標出力装置の具体的な処理動作を、図１２を参照して説明する。図１２は、この座標出力装置における座標算出の処理動作を説明するフローチャートである。図１２において、座標出力装置は指スイッチ２１がオンになった場合に動作を開始し、超音波素子２２から超音波を発信する（ステップＳ１０１）。つぎに、演算処理部６１が、タイマ５７，５８，５９から伝達時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を読み込む（ステップＳ１０２）。さらに、演算処理部６１は、周期信号Ｔｓを読み込んでペンタッチスイッチ２３ａがオン状態か否かを判定する（ステップＳ１０３）。
【００７０】
ペンタッチスイッチ２３ａがオン状態である場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、伝達時間Ｔ１，Ｔ２を使用し、第１座標算出部４７による概算座標の算出をおこなう（ステップＳ１０４）。つぎに、この概算座標を用いて第２座標算出部による座標算出を実行し、ペン先２３の座標を更新する（ステップＳ１０５）。その後、超音波の発信から所定時間Ｔｓ１が経過した場合（ステップＳ１０６）に、指スイッチがオンか否かを判定する（ステップＳ１０７）。なお、ここで所定時間Ｔｓ１としては、上述したように１０ｍｓを用いる。
【００７１】
一方、ペンタッチスイッチ２３ａがオフ状態である場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、演算処理部６１は、伝達時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３から超音波素子の空間座標を算出する（ステップＳ１１１）。この空間座標から、超音波素子２２の高度値Ｚを算出し、高度値と閾値Ｚ１とを比較する（ステップＳ１１２）。
【００７２】
高度値が閾値Ｚ１に比して小さい場合（ステップＳ１１２，Ｙｅｓ）伝達時間Ｔ１，Ｔ２を使用し、第１座標算出部４７による概算座標の算出をおこなう（ステップＳ１１３）。つぎに、この概算座標を用いて第２座標算出部による座標算出を実行し、ペン先２３の座標を更新する（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４終了後、または高度値が閾値Ｚ１以上である場合（ステップＳ１１２，Ｎｏ）、演算処理部６１は、超音波の発信から所定時間Ｔｓ２の経過を待って（ステップＳ１１５）、指スイッチがオンか否かを判定する（ステップＳ１０７）。なお、ここで所定時間Ｔｓ２としては、上述したように３０ｍｓを用いる。
【００７３】
ステップ１０７の判定の結果、指スイッチ２３ａがオン状態である場合（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、座標算出処理部６１は、ステップＳ１０１からステップＳ１０７までの処理を繰り返し、ペン先２３の動きを検出する。この指スイッチ２３ａがオフ状態となった場合に座標出力装置は、処理動作を終了する。
【００７４】
このように、ペン２の空間座標を算出し、筆記面の近傍にある場合に平面座標の算出をおこなうことで、近接入力を行うことができる。また、平面座標の算出を、ペンタッチスイッチ２３ａがオン状態である場合と同様におこなうことで、ペン先２３が筆記面に接触した場合に、表示位置におけるギャップの発生を防止することができる。
【００７５】
上述してきたように、本実施の形態２では、筆記面を複数の領域に分割し、領域ごとに使用する超音波受信器の組合せを切り替えることで、超音波素子２２の座標を高い精度で算出することができる。
【００７６】
また、ペン先２３の接触と被接触の切り替え時や、筆記面上の領域の切り替え時にギャップが発生することを防止しているので、ペン先２３の位置を示す座標が常に連続して推移することとなり、データ入力を簡易におこなうことができる。
【００７７】
なお、本実施の形態２に示した超音波素子２２の高度値による平面座標算出のオンオフ制御は、実施の形態１に示した座標出力装置においても適用することができる。この場合、超音波素子２の空間座標を算出し、その高度値が閾値より小さい時に、超音波受信器１１と超音波受信器１２との組合せでＸ座標を算出し、超音波受信器１１と超音波受信器１３との組合せでＹ座標を算出すればよい。
【００７８】
また、本実施の形態２では、筆記面を複数の領域に分割し、この領域に応じて使用する超音波受信器の組合せを決定していたが、必ずしも筆記面を複数の領域に分割する必要はなく、筆記面上の各位置において適切な組合せを指定できる方法であれば、任意の方法をもちいることができる。
【００７９】
（実施の形態３）
この実施の形態３では、ディスプレイ１に４つの超音波受信器を配設した座標出力装置について説明する。実施の形態１および実施の形態２に示した座標出力装置では、筆記面の左上方に超音波受信器１を配設し、筆記面の右上方に超音波受信器１２を配設し、筆記面の左下方に超音波受信器１３を配設することを想定している。
【００８０】
右利きの利用者がペン２を持つ場合、利用者の手はペン２の右側に来る。したがって、各超音波受信器１１，１２，１３による超音波信号の受信が利用者の手によって阻害される可能性は低い。しかしながら、左利きの利用者がペン２を持つ場合、利用者の手はペン２の左側に位置する。したがって、左下方に位置する超音波受信器１３による超音波信号の受信が阻害される可能性がある。
【００８１】
本実施の形態３では、図１３に示すように、超音波受信器１１，１２，１３に加え、筆記面の右下方に超音波受信器１５を備えている。この座標出力装置の回路構成を図１４に示す。実施の形態１に示した座標出力装置では、入力アンプ５３には常に超音波受信器１３が受信した受信波が入力されていたが、この実施の形態３では、入力アンプ５３に入力する受信波を、超音波受信器１３と超音波受信器１５とのいずれかで受信したものとし、この切り替えおこなうスイッチ１６を設けている。また、それに応じて演算処理部６３の動作も異なる。その他の構成要素およびその動作は実施の形態１と同様であるので、同一の符号を付してここでは説明を省略する。
【００８２】
この座標出力装置では、スイッチ１６によって使用する超音波受信器の組合せを切り替える。すなわち、利用者が右利きである場合には、超音波受信器１１，１２，１３によって超音波素子２２の座標を算出し、利用者が左利きである場合には、超音波受信器１２，１５，１１によって超音波素子２２の座標を算出する。
【００８３】
超音波受信器１１，１２，１３によって超音波素子２２の座標を算出する場合、演算処理部６３は、超音波受信器１１および超音波受信器１２をもちいて超音波素子２２のＸ座標を算出し、超音波素子１１および超音波受信器１３をもちいて超音波素子２２のＹ座標を算出する。この処理動作は、実施の形態１に示した演算処理部６０と同様である。
【００８４】
一方、超音波受信器１２，１５，１１によって超音波素子２２の座標を算出する場合、演算処理部６３は、超音波受信器１２および超音波受信器１１をもちいて超音波素子２２のＸ座標を算出し、超音波受信器１２および超音波受信器１５をもちいて超音波素子２２のＹ座標を算出する。
【００８５】
このように、ディスプレイ１に４つの超音波受信器を配設し、使用する超音波受信器の組合せを切り替えることで、利用者が左利きである場合であっても高精度で座標の算出をおこなうことができる。
【００８６】
なお、本実施の形態３では、座標の算出を実施の形態１と同様におこなう場合について説明したが、実施の形態２に示した座標算出方法を用いるようにしてもよい。
【００８７】
（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４について説明する。上述の実施の形態１，２および３では、ディスプレイ上に超音波受信器を配設していたが、この実施の形態４では、ディスプレイに対して着脱可能な受信装置に各超音波受信器を設置している。
【００８８】
図１５は、本実施の形態４にかかる座標出力装置の概要構成を説明する説明図である。図１５において、座標出力装置は、ペン２および受信装置８０によって構成される。また、受信装置８０は、固定部材８０ａと固定部材８０ｂとをＬ字形状に接続して形成される。固定部材８０ａはその端部に超音波受信器８２を備えている。また、固定部材８０ｂは、その端部に超音波受信器８３を備えている。さらに、固定部材８０ａと固定部材８０ｂとの接続部の近傍に超音波受信器８１および赤外線受信器８４を備えている。
【００８９】
この受信装置８０を任意の筆記面に設置することで、その筆記面における超音波素子２２の座標を算出することができる。たとえば、ディスプレイ８６に受信装置８０を置くことで、ディスプレイ８６を筆記面とすることができる。
【００９０】
さらに、この受信装置８０は、配置場所を選択することで利用者が右利きの場合であっても、左利きの場合であっても高精度に座標の算出をおこなうことができる。図１６に、ペン２を左手で持つ場合の受信装置８０の配置場所を示す。
【００９１】
このように、本実施の形態４では、超音波受信器８１，８２，８３を受信装置に組み付けた場合、任意の平面を筆記面として利用可能な座標出力装置を実現することができる。また、この座標出力装置は、受信装置を小型化することで座標出力装置を簡易に持ち運び可能としている。さらに、受信装置８０の配置場所を変更することで、利用者の利き手に関わらず、高精度で座標の算出をおこなうことができる。
【００９２】
なお、実施の形態１〜４では、筆記具に設けた超音波素子から超音波を発信し、座標平面に固定した超音波受信器で受信するように構成しているが、超音波素子は同一の構成で超音波の送信と受信とを行うことができるので、座標平面から超音波を発信し、筆記具に設けた超音波素子で受信するように構成してもよい。
【００９３】
（付記１）超音波素子を設けた筆記具の所定の座標平面上における平面座標を出力する座標出力装置であって、
前記座標平面上に固定された第１の固定超音波素子および第２の固定超音波素子と、
前記座標平面上に固定され、前記第１の固定超音波素子と前記第２の固定超音波素子とがなす直線から距離をもって設けられた第３の固定超音波素子と、
前記超音波素子と前記第１の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間と、前記超音波素子と前記第２の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間とをもちいて前記筆記具の平面座標を算出する第１の平面座標算出手段と、
前記超音波素子と前記第１の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間と、前記超音波素子と前記第３の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間とをもちいて前記筆記具の平面座標を算出する第２の平面座標算出手段と、
前記第１の平面座標算出手段が算出した第１の平面座標と、前記第２の平面座標算出手段が算出した第２の平面座標とをもとに、前記筆記具の平面座標を出力する平面座標出力手段と、
を備えたことを特徴とする座標出力装置。
【００９４】
（付記２）前記座標平面は、第１の座標軸と第２の座標軸とを備え、前記平面座標出力手段は、前記第１の平面座標における前記第１の座標軸の値と、前記第２の平面座標における前記第２の座標軸の値とを前記筆記具の平面座標として出力することを特徴とする付記１に記載の座標出力装置。
【００９５】
（付記３）前記第１の平面座標をもとに、前記第１の平面座標を前記筆記具の平面座標として出力するか、前記第２の平面座標を前記筆記具の平面座標として出力するか、もしくは前記第１の平面座標および前記第２の平面座標から前記筆記具の平面座標の算出をするかを選択する選択手段をさらに備え、前記平面座標出力手段は、前記選択手段の選択結果に基づいて前記筆記具の平面座標を出力することを特徴とする付記１に記載の座標出力装置。
【００９６】
（付記４）前記超音波素子と前記第１の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間、前記超音波素子と前記第２の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間および前記超音波素子と前記第３の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間から前記筆記具の前記所定の座標平面に対する高さを算出し、該算出した高度値が所定の高度値に比して小さい場合に、前記平面座標出力手段による座標の出力を開始させる高度算出手段をさらに備えたことを特徴とする付記１，２または３に記載の座標出力装置。
【００９７】
（付記５）前記平面座標出力手段は、前記第３の固定超音波素子に異常がある場合に前記第１の平面座標を前記筆記具の平面座標として出力し、前記第２の固定超音波素子に異常がある場合に前記第２の平面座標を前記筆記具の平面座標として出力することを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載の座標出力装置。
【００９８】
（付記６）前記所定の座標平面は、コンピュータシステムのディスプレイ面であることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の座標出力装置。
【００９９】
（付記７）前記第２の固定超音波素子を第１の固定部材に配設し、前記第３の固定超音波素子を第２の固定部材に配設し、前記第１の固定部材と前記第２の固定部材とを略直角に接合した接合部近傍に前記第１の固定超音波素子を設けたことを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載の座標出力装置。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、座標出力装置は、筆記面に第１の固定超音波素子、第２の固定超音波素子および第３の固定超音波素子を配設し、第１の固定超音波素子と第２の固定超音波素子との組合せから算出した第１の平面座標と、第１の固定超音波素子と第３の固定超音波素子との組合せから算出した第２座標とをもとに、筆記具の座標を出力するので、筆記具の位置に関わらずその座標を高い精度で算出可能な座標出力装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１０１】
また、本発明によれば、座標出力装置は、第１の平面座標から第１の座標軸の値を決定し、第２の平面座標から第２の座標軸の値を決定するので、筆記具の座標を高い精度で算出可能な座標出力装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１０２】
また、本発明によれば、座標出力装置は、第１の平面座標から筆記面における筆記具の位置を概算し、その位置をもとに筆記具の平面座標を再計算するので、筆記具の座標を高い精度で算出可能な座標出力装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１０３】
また、本発明によれば、座標出力装置は、筆記具の空間座標から筆記具の座標平面に対する高さを算出し、筆記具の高さが所定の高度値に比して小さい場合に筆記具の平面座標の算出をおこなうので、ペン先が筆記面に接触していなくてもペン座標を出力することが可能となり、人間がペン先とディスプレイ表示とのずれを補正できるため、操作性が向上するという効果を奏する。
【０１０４】
また、本発明によれば、座標出力装置は、超音波受信器のいずれかに異常がある場合に、正常な超音波受信器の組み合わせをもちいて筆記具の座標を算出するので、筆記具の座標を高い精度で算出し、かつ座標算出のエラーの少ない座標出力装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１０５】
また、本発明によれば、座標出力装置は、コンピュータシステムのディスプレイ面に設置した超音波受信器をもちいて筆記具の座標を算出するので、ディスプレイ面における筆記具の座標を高い精度で算出可能な座標出力装置を提供することができるという効果を奏する。
【０１０６】
また、本発明によれば、座標出力装置は、固定部材に配設した超音波受信器をもちいて筆記具の座標を算出するので、任意の筆記面における筆記具の座標を高い精度で算出可能な座標出力装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態１に係る座標出力装置の概要構成を示す図である。
【図２】図１に示したペン２およびペン先位置算出部の構成を説明する説明図である。
【図３】図１に示した各超音波素子が超音波を受信するタイミングを説明する説明図である。
【図４】超音波受信器に異常がある場合において使用する超音波受信器の組み合わせを説明する説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る座標出力装置の概要構成を説明する説明図である。
【図６】赤外線放射部を設けたペンの概要構成を示す図である。
【図７】赤外線放射部を設けたペンの回路構成を示す図である。
【図８】実施の形態２におけるディスプレイ側回路の構成を説明する図である。
【図９】ディスプレイの筆記面における領域の区分を説明する説明図である。
【図１０】各領域で使用する超音波受信器の組合せを説明する説明図である。
【図１１】パラメータと領域Ｒ１〜Ｒ１１との関係を説明する説明図である。
【図１２】座標算出の処理動作を説明するフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る座標出力装置の概要構成を説明する説明図である。
【図１４】実施の形態３におけるディスプレイ側回路の構成を説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態４に係る座標出力装置の概要構成を説明する説明図である。
【図１６】ペンを左手で持つ場合の受信装置の配置場所を説明する説明図である。
【図１７】従来の座標出力装置における三角測量を説明する説明図である。
【図１８】従来の座標出力装置の外縁部と座標精度を説明する説明図である。
【符号の説明】
１，８６ディスプレイ
２ペン
２ａ電池
３接続コード
４ペン先位置算出部
７超音波駆動回路
１１，１２，１３，１５，８１，８２，８３超音波受信器
１４赤外線受信部
１６スイッチ
２１指スイッチ
２２超音波素子
２３ペン先
２３ａペンタッチスイッチ
２４赤外線放射部
４１，４２，４３距離算出部
４４Ｘ座標算出部
４５Ｙ座標算出部
４６ペン先位置出力部
４７第１座標算出部
４８第２座標算出部
５０，５０ａディスプレイ側回路
５１，５２，５３入力アンプ
５４，５５，５６コンパレータ
５７，５８，５９，７２タイマ
６０，６１，６３演算処理部
６２周期タイマ
７０ペン内部回路
７１駆動回路
７３赤外線駆動回路
８０受信装置
８０ａ，８０ｂ固定部材

Claims

超音波素子を設けた筆記具の所定の座標平面上における平面座標を出力する座標出力装置であって、
前記座標平面上に固定された第１の固定超音波素子および第２の固定超音波素子と、
前記座標平面上に固定され、前記第１の固定超音波素子と前記第２の固定超音波素子とがなす直線から距離をもって設けられた第３の固定超音波素子と、
前記超音波素子と前記第１の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間と、前記超音波素子と前記第２の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間とをもちいて前記筆記具の平面座標を算出する第１の平面座標算出手段と、
前記超音波素子と前記第１の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間と、前記超音波素子と前記第３の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間とをもちいて前記筆記具の平面座標を算出する第２の平面座標算出手段と、
前記第１の平面座標算出手段が算出した第１の平面座標と、前記第２の平面座標算出手段が算出した第２の平面座標とをもとに、前記筆記具の平面座標を出力する平面座標出力手段と、
を備えたことを特徴とする座標出力装置。
前記座標平面は、第１の座標軸と第２の座標軸とを備え、前記平面座標出力手段は、前記第１の平面座標における前記第１の座標軸の値と、前記第２の平面座標における前記第２の座標軸の値とを前記筆記具の平面座標として出力することを特徴とする請求項１に記載の座標出力装置。
前記第１の平面座標をもとに、前記第１の平面座標を前記筆記具の平面座標として出力するか、前記第２の平面座標を前記筆記具の平面座標として出力するか、もしくは前記第１の平面座標および前記第２の平面座標から前記筆記具の平面座標の算出をするかを選択する選択手段をさらに備え、前記平面座標出力手段は、前記選択手段の選択結果に基づいて前記筆記具の平面座標を出力することを特徴とする請求項１に記載の座標出力装置。
前記超音波素子と前記第１の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間、前記超音波素子と前記第２の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間および前記超音波素子と前記第３の固定超音波素子との間における超音波の伝達時間から前記筆記具の前記所定の座標平面に対する高さを算出し、該算出した高度値が所定の高度値に比して小さい場合に、前記平面座標出力手段による座標の出力を開始させる高度算出手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１，２または３に記載の座標出力装置。
前記平面座標出力手段は、前記第３の固定超音波素子に異常がある場合に前記第１の平面座標を前記筆記具の平面座標として出力し、前記第２の固定超音波素子に異常がある場合に前記第２の平面座標を前記筆記具の平面座標として出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の座標出力装置。